표준연·천문연, 2030년대 시간 단위 '초' 재정의 위해 맞손

국제우주정거장 원자시계와 한국 이터븀 광시계 간 시각 비교

KASI-KRISS 협력 방안 개요

[한국표준과학연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 김준호 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)과 한국천문연구원(KASI)이 2030년대로 예정된 시간 단위 '초'(秒)의 재정의에 기여하기 위해 손을 맞잡았다.

7일 표준연에 따르면 현재 시간 단위인 '초'의 구현에 사용되는 세슘 원자시계보다 100배 이상 정밀한 '광시계'가 차세대 시간 표준으로 주목받으면서 전 세계 광시계의 성능을 비교·검증하는 작업이 '초' 재정의를 위한 핵심 과제로 떠올랐다.

그러나 GPS 등 위성 기반 방식은 정밀도가 낮고, 광섬유망 방식은 대륙 간 연결이 어려워 전 세계 광시계 간 정밀 비교 연구가 어려웠다.

이를 해결하려고 등장한 것이 유럽우주국(ESA)의 'ACES' 미션으로, 1990년대부터 추진된 이 프로젝트는 지난해 4월 국제우주정거장(ISS)에 초정밀 원자시계 앙상블 설치를 완료했다.

ACES는 ISS에 탑재된 원자시계 시스템을 활용해 아인슈타인의 상대성 이론을 검증하고 기초 물리 법칙을 정밀하게 시험하는 국제 우주 프로젝트다.

기존 위성 방식보다 10배 정밀한 수준으로 우주와 지상 간 시각 비교를 할 수 있어 기술적·지리적 제약을 넘어 전 세계 광시계 성능을 검증할 최적의 대안으로 꼽힌다.

한국은 ACES 미션 중 레이저 기반 시각 비교 방식인 ELT 프로젝트에 참여한다.

ELT는 유인 시설인 국제우주정거장을 향해 레이저를 발사하는 방식으로, 인체 안전을 위해 유럽우주국(ESA)의 엄격한 승인 절차를 거쳐야 한다.

한국은 현재 독일에 이어 세계 두 번째로 ESA의 승인을 획득해 ACES-ELT 프로젝트에 합류하게 됐다.

표준연과 천문연은 ACES-ELT에 참여하기 위해 지난해 KRISS의 '이터븀 광시계(KRISS-Yb1)'와 KASI의 '세종 인공위성 레이저추적 시스템(SLR)'을 전용 광섬유망으로 연결했다.

이를 통해 KRISS의 정밀 시각 신호를 세종 SLR로 전달하고, 레이저에 실은 신호를 우주로 쏘아 올려 ISS 원자시계와 직접 비교하는 것이 가능해졌다.

양 기관은 이날 KRISS 대전 본원에서 'SLR 활용 초정밀 광시계 비교 융합연구 협력'을 위한 업무협약을 했다.

KRISS 이호성 원장은 "그동안 기술적 한계로 어려웠던 광시계의 성능 검증을 국제 공동 연구를 통해 수행할 수 있게 됐다"며 "우리 측정 기술의 우수성을 세계 무대에서 확인하고 2030년대로 예정된 초의 재정의에 주도적으로 기여할 기반을 마련하겠다"고 말했다.

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